开发和动力学优化基于足IFHA识别的人类兼容的绳索驱动脚康复机器人

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 机器人技术 机器人技术 机器人技术
• 康复工程 康复工程 康复工程

背景情况:

• 当前的脚康复机器人往往与人类自然运动不兼容,限制了康复的有效性.
• 现有的机器人系统与人类脚关节复杂,自然的运动之间存在重大不匹配.

研究的目的:

• 设计一个人机运动兼容的绳索驱动脚康复机器人.
• 解决当前康复机器人的有效性局限性,将它们与自然的人类脚生物力学保持一致.

主要方法:

• 利用螺丝理论和运动捕捉 (VICON,IMU) 来确定人类脚的瞬间有限螺旋运动轴 (IFHA) 和扭转距 (TP) 分布.
• 绘制了实验性的脚运动特征,以设计一种新的并行绳索驱动康复机制的约束.
• 建立了一个运动模型,使用运动/力传输指数分析性能和奇点,并优化绳子布局和机制参数.

主要成果:

• 确定了IFHA的分布规律和人类脚关节TP的范围.
• 开发了一款具有优化设计参数的新型并行绳索驱动脚康复机器人.
• 通过实验平台验证了人机运动兼容性,安全性,舒适性和有效性.

结论:

• 与现有系统相比,开发的绳索驱动脚康复机器人展示了优越的人机运动兼容性.
• 这些发现为设计更有效,更自然的机器人康复装置为脚受伤提供了基础.
• 该研究成功地将生物力学原理与机器人设计相结合,以提高康复结果.